Eugen Teodorescu-Soare, Pedologie

Eugen Teodorescu-Soare, Pedologie. Material de studiu ID, USAMV Iaşi, 2006

[Deşi cred că acest curs de Pedologie are toate carenţele sistemului de predare academic din România (stil rigid de expunere, exces terminologic, lipsa unui glosar şi a altor materiale ajutătoare etc.), există în el destule informaţii care merită să fie parcurse.

Criteriul de alegere a fost mai degrabă unul personal - am ales informaţiile pe care le-am considerat suficient de importante şi de uşor de înţeles pentru a fi cu adevărat utile grădinarului amator. Fireşte, am exclus a priori recomandările autorului pentru aplicarea fertilizatorilor şi îngrăşămintelor chimice - în viziunea domniei sale, chiar şi cele mai fertile soluri din România trebuie tratate industrial.

Notele de mai jos nu rezumă întreg cursul, ci se rezumă la capitolele dedicate caracteristicilor şi proceselor fizice, chimice şi biologice din sol. Nu am acoperit lista claselor, tipurilor, subtipurilor şi variaţiilor de sol, prea stufoasă pentru a face obiectul unor note de lectură. - SM]


Compoziţia chimică a litosferei până la adâncimea de 18 km este, după A.F. Fersman, de 49,13% oxigen, 26,00 % siliciu, 7,45 % aluminiu, 4,20% fier, 3,25 % calciu etc.

Din studiile de analiză chimică a scoarţei terestre, se observă că un număr de 10 elemente (O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, N, P) formează circa 99% din scoarţă, iar celelalte 5 elemente chimice (S, Mn, Ti, C, Cl) doar 1%.

În structura litosferei, ponderea cea mai mare (75%) o deţin rocile sedimentare. În condiţiile României, rocile sedimentare deţin o pondere şi mai mare, de 85%. Rocile sedimentare depozite de materiale cristaline sau amorfe, rezultate în urma proceselor de dezagregare a rocilor preexistente (vulcanice, metamorfice sau sedimentare preexistente), sub acţiunea factorilor de pedogeneză.

Rădăcinile plantelor, în urma procesului de schimb de ioni, exudează în sol diferiţi compuşi organici şi minerali, sub formă de baze, săruri, acizi, hormoni, enzime, care au rol important în alterarea chimică şi biologică.

Vegetaţia ierboasă este mai bogată în cenuşă şi deci în elemente minerale (5-10%), faţă de cea lemnoasă de foioase (3 – 8%).

Vegetaţia ierboasă este mai bogată în proteine (10-20%) faţă de cea lemnoasă (0,5 – 10%) şi, de aceea, se descompune mai rapid şi mai uşor.

Vegetaţia ierboasă redă solului cantităţi mai mari de resturi organice, acestea fiind de calitate superioară în comparaţie cu componenta lemnoasă.

Prin descompunere, cam 2/3 din resturile organice se mineralizează. O mare parte din compuşii finali şi intermediari sunt utilizaţi în nutriţia plantelor. Circa 1/3 din produşii intermediari iau parte la procesul de humificare.

În primele stadii ale descompunerii, mineralizarea este foarte intensă (în condiţii aerobe, în intervalul 2 săptămâni – 3 luni de la declanşarea descompunerilor). Cele mai uşor descompuse sunt substanţele organice: glucide, protide şi lipide, iar cel mai greu sunt: ligninele, tananţii, cerurile.

În aceleaşi condiţii de climă, pe soluri argiloase se acumulează mai mult humus, iar pe cele nisipoase, mineralizarea este mai rapidă şi aproape completă (A. Dorneanu şi colab., 1984)

Humificarea reprezintă un proces biochimic de transformare şi descompunere treptată şi lentă a resturilor organice (vegetale şi animale) din sol şi de la suprafaţa solului, care se încheie cu formarea unor substanţe organice noi, de resinteză, denumite cu termenul generic de „humus”.

Duchanfour Ph. (1965), definea humusul, astfel: “o substanţă intermediară între lumea vie şi lumea minerală, care este un complex organic coloidal acid, poros, fin dispers (brun, brun negricios sau negru), amorf, gelatinos, care îşi măreşte volumul în prezenţa apei (reţine o cantitate de apă egală cu de 15 ori greutatea lui), care însă nu este plastică şi nici adeziv”.

Humusul, este rezultatul unui proces care se desfăşoară în 2 faze antagoniste: o primă fază de mineralizare şi o a 2-a fază, de humificare. Cele 2 faze se desfăşoară simultan, între ele, de obicei, existînd un echilibru.

Mineralizarea reprezintă descompunerea şi simplificarea, cu ajutorul microorganismelor, a constituenţilor resturilor organice proaspete.

Humificarea reprezintă un complex de procese de resinteză organică, în urma cărora rezultă
materia organică specifică solului, denumită humus şi care se caracterizează printr-un conţinut ridicat de azot (care a rezultat în urma descompunerii unor substanţe organice sărace în azot).

Procesul de humificare este puţin cunoscut. Majoritatea cercetătorilor consideră că humusul are o origine biogenă, fiind corelat cu procesul de lignoliză. Humificarea evoluează lent (substanţele humice au vîrste între 20 – 50 ani), timp în care substanţele humice sunt reciclate continuu (mineralizate) şi resintetizate.

Alcătuirea substanţelor humice
Totalitatea acizilor organici care sunt specifici solului şi care intră în alcătuirea humusului, poartă numele de acizi humici.

Acizii humici reprezintă substanţe organice specifice humusului. Ei sunt compuşi macromoleculari, care conţin un număr mare de nuclee aromatice îmbogăţite în carbon şi azot.

În alcătuirea lor complexă intră toate elementele chimice, prezente în substanţele organice vegetale şi animale, pe seama cărora se formează humusul:

C, H, O, N, Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, S, P etc. O pondere mare o au: C, H, O, N, care oscilează între limitele : C: 40 – 68%; H: 3 – 6%; O: 31 – 48 % şi N: 2– 8 %.

Merită subliniat faptul că azotul, important nutrient pentru plante, este prezent în structura substanţelor humice.

În general, resturile organice în totalitatea lor, sunt bogate în carbon şi mai sărace în azot. De aceea, în cazul materiei organice proaspete, raportul C/N are valori ridicate, cuprinse în medie între 60 – 90 (C/N = 90 la paie, 50 la litiera de foioase). Pe parcursul humificării, raportul C/N prezintă valori tot mai scăzute faţă de materialul organic proaspăt (valorile extreme ale raportului C/N sunt 7 respectiv 35 –40).

În condiţii normale, raportul dintre carbon şi azot din humus este relativ constant. Astfel, în condiţii de climă relativ caldă şi puţin umedă din zona de stepă şi silvostepă, raportul C/N are valori scăzute, cuprinse între 10– 15, deoarece vegetaţia ierboasă este bogată în azot şi substanţe proteice. În condiţii de pH alcalin, neutru – slab acid, humificarea cuprinde aproape întreaga cantitate de resturi organice, formîndu-se un humus mult cantitativ şi de bună calitate, în care domină acizii huminici. În zone cu climă mai umedă şi mai răcoroasă, unde predomină vegetaţia lemnoasă, săracă în proteine şi în azot şi în condiţii de reacţie acidă, humificarea este mai lentă, mai slabă şi mai puţin profundă (predomină resturi organice slab humificate sau în curs de humificare), rezultînd acizi fulvici şi un humus de calitate slabă şi
în cantitate mică.

Raportul Carbon-Azot ne dă informaţii asupra conţinutului de azot din humus şi din sol (cu cît raportul C/N este mai mic, cu atît bogăşia în azot a solului este mai mare). La un raport C/N mai mare de 25, mineralizarea este lentă, evidenţiindu-se o cantitate mică de azot
mineral.

Raportul C/N este mai mic şi mai puţin variabil în condiţiile climatului arid, care favorizează o descompunere rapidă a resturilor organice şi mai ridicat în condiţii climatice ce favorizează acumularea materiei organice din sol.

După Chiriţă, 1955, valorile C/N pentru diferite soluri din România sunt: în cazul cernoziomurilor 12,5 – 13,5, în cazul cernoziomurilor cambice 14 – 15, în cazul preluvosolului 12,5 – 14, în cazul luvosolurilor 10 – 15,5 şi în cazul spodosolurilor 13 – 15,5.

Valoarea raportului C/N pentru acelaşi sol, are valori diferite în funcşie de latitudine şi deci de condiţiile climatice. Astfel, cernoziomurile din zona agricolă din sud (Bărăgan), au un raport C/N cuprins între 9,5 – 11,0. Cernoziomurile din nordul ţării (din Cîmpia Moldovei), valoarea C/N este de 8,5 – 10,0. Luvosolurile din sudul ţării au valoarea C/N 9,0 – 10,5, iar pentru cele din nordul ţării, valorile raportului C/N, oscilează între 7,5 – 9,0.

În general, resturile organice vegetale au un raport C/N cuprins între 50 – 100. Pe parcursul humificării valorile acestui raport scad foarte mult (aproximativ cu 60 – 70 %). Atît plantele cît şi microorganismele au nevoie de surse de hrană cu azot. Se consideră că atunci cînd valoarea raportului C/N se apropie de 10, procesul de descompunere a resturilor organice s-a încheiat.

Raportul acizi huminici/acizi fulvici

Acizii huminici asigură solului o fertilitate potenţială mai ridicată faţă de
acizii fulvici. Cu cît solul este mai bogat în acizi huminici, cu atît acesta va avea
însuşiri fizice şi chimice mai bune.

Acizii huminici se formează din descompunerea resturilor vegetale ierboase sub acţiunea
bacteriilor aerobe. Au o culoare neagră, pînă la brun închis. Sunt bogaţi în azot şi
substanţe proteice şi s-au format şi se formează în climat temperat mai cald şi mai
uscat din stepa semiaridă şi semiumedă şi în silvostepă, în condiţii de rocă bogată
în calciu şi în prezenţa unei reacţii neutre – slab alcaline şi slab-acide.

Compoziţia elementelor diferă în diferite tipuri de sol, probabil din cauza conţinutului variabil de acizi fulvici şi anume:
- acizii huminici din cernoziom C – 58,4 %; H – 3,3 %; O – 34,7 %;
- acizii huminici din luvisol albic C – 52,4 %; H – 4,8 %; = - 39,1 %.

Acizii fulvici sunt specifici pentru materia organică de natură lemnoasă, care are un conţinut redus de azot şi substanţe proteice şi elemente bazice. Se formează predominant în zona forestieră cu umiditate mai mare (precipitaţii peste 600 mm anual), prin descompunerea resturilor vegetale rezultate în mare parte de la vegetaţia forestieră, sub acţiunea mai activă a ciupercilor şi mai slabă a actinomicetelor şi bacteriilor (comparativ cu zonele de stepă şi silvostepă). În 1919, Oden a denumit acizii fulvici, ca fiind substanţele extrase cu apă din turbă. Reprezintă masa principală în solurile acide: spodosoluri, luvosoluri.

Acizii fulvici sunt substanţe humice acide, de culoare gălbuie, cu masă moleculară mai mică (între 2000 – 9000) şi cu grad de polimerizare mai redus. Ei reprezintă un stadiu iniţial în procesul de humificare.

Predomină în solurile acide şi puternic acide, unde ajung pînă la un procent de 70 % din conţinutul total de humus. În solurile slab acide şi neutre, procentul acizilor fulvici coboară pînă la 10 – 20 %.

Cantitatea de azot din acizii fulvici este de 20 – 49 % din totalul azotului solului. Au o capacitate de schimb cationic (mai mică faţă de acizii huminici).

Se deosebesc 2 categorii mari de humus cu 5 tipuri principale: mull, moder şi mor (pentru condiţii predominant aerobe) anmor (pentru condiţii de anaerobioză temporară) şi turbă (pentru condiţii de anaerobioză permanentă).

Humus mull – este specific pentru medii bine aerate şi bine drenate. Este
rezultatul unor procese de humificare foarte înaintate, sau de humificare completă a resturilor organice. Humusul este intim amestecat cu partea minerală a solului. În geneza mullului, un rol important îl au microorganismele (bacteriile mai ales) şi forma edafică (viermii de pămînt foarte numeroşi care realizează fragmentarea, mărunţirea, ingerarea şi digerarea parţială a resturilor organice prehumificabile).

Materia organică iniţială ierboasă, a suferit modificări complexe care au favorizat acţiunea de degradare şi transformare finală de către bacterii (mai ales), actinomicete şi fungi.

Este slab acid şi de culoare brun închis sau negru, fără resturi de fragmente de ţesuturi organice vegetale vizibile la microscop. Se formează în condiţii de climă favorabilă pentru o activitate biologică intensă, în soluri bogate în substanţe nutritive, fiind caracteristic solurilor fertile, celor de sub păşuni şi păduri de foioase.

Sunt 2 tipuri de humus mull: mull calcic şi mull forestier.

Mullul calcic este saturat cu baze şi s-a format într-un mediu foarte activ
biologic (climat temperat, roci calcaroase, climat subarid sub o vegetaţie de stepă). Este specific pentru cernisoluri şi alte soluri de cîmpie (faeoziomuri, kastanoziomuri), soluri formate pe roci bogate în calciu, sub acţiunea bacteriilor şi actinomicetelor (mai ales). Este cel mai bun tip de humus, din cauza procentului ridicat de acizi huminici legaţi strîns de coloizii minerali. Are culoare brun închis, reacţie neutră spre slab alcalină şi raport C/N scăzut (în jur de 10) şi se formează în zonele de stepă.

Mull forestier este specific pentru soluri formate sub vegetaţia forestieră
de foioase, sub acţiunea ciupercilor. Apare şi în soluri agricole rezultate în urma defrişărilor. Rocile sunt sărace în calciu.

Din punct de vedere morfologic, se aseamănă cu mullul calcic, însă din punct de vedere genetic, s-a format sub acţiunea ciupercilor, avînd un pH acid în jur de 5 (5,5 – 6,5), un raport C/N între 10 – 20 şi V = 50 – 60 %. Au o culoare mai deschisă fiind alcătuit predominant din acizi fulvici (mai slab, spre moderat polimerizaţi).

Humus Moder este un tip de humus intermediar între mull forestier şi
mor. Este alcătuit din materia organică mai slab humificată şi parţial legată de partea minerală. Se formează în soluri de pădure din regiuni înalte, sub acţiunea ciupercilor acidofile, care nu permit humificarea completă a resturilor organice într-un an de zile. Are o activitatea biologică redusă, precum şi o microfloră săracă.

Humus mor (brut) este specific pentru soluri cu activitate biologică
slabă, rezultînd printr-o mineralizare lentă şi foarte lentă. Este specific pentru solurile pădurilor de conifere (sau pajişti alpine), cu o activitate biologică slabă sub acţiunea ciupercilor acidofile din zona montană. Se acumulează straturi groase de litieră. Este alcătuit din resturi organice slab humificate şi puţin mărunşite, fiind un humus slab polimerizat, dominat de acizi fulvici. Este specific solurilor puţin active şi sărace în nutrienţi, rezultat prin degradarea fermentativă a litierei. Gradul de saturaţie cu baze este scăzut, raportat C/N este cuprins între 25 – 40, cu reacţie puternic acidă (pe roci acide).

Principalele însuşiri ale substanţelor humice

Capacitatea ridicată de absorbţie şi schimb de cationi. Prin schimb
cationic şi complexarea unor metale, humusul are rol important în
dinamica şi asimilarea nutrienţilor;

- capacitate de dispersie în mediu acid sau alcalin şi coagulare sub influenţa cationilor bazici;

- sunt compuşi macromoleculari care au proprietăşi specifice coloizilor şi care influenţează principalele însuşiri fizico-chimice ale solului;

- au capacitate mare de reacţie cu substanţe minerale şi organice, rezultînd compuşi organici şi organo-minerali ce alcătuiesc complexul absorbtiv al solului;

- prin compoziţia lor, substanţele humice reprezintă rezerva principală de nutrienţi care sunt eliberaţi treptat prin descompunere (după Eliade şi colab., 1983, raportul C/N/P/S din humus, este circa 100/10/1/1);

- reprezentînd masa organică, substanţele humice sunt principalul izvor şi stimulent pentru activitatea biologică din sol;

- din cauza activităţii chimice complexe, unele substanţe humice, în măsura în care sunt absorbite de plante, influenţează, mai mult sau mai puţin, procesele metabolice: sunt stimulate reacţiile de oxido-reducere, sinteza glucidelor, este modificată permeabilitatea citoplasmei,
precum şi alte însuşiri fiziologice, precum şi stimularea creşterii;

- sub acţiunea luminii solare, în moleculele de substanţe humice, apar concentraţii ridicate de radicali liberi (Schnitzer, 1977) ce se comportă ca fotosintetizatori pentru substanţele adsorbite sau legate.

În zone calde, deşi este un raport abundent de resturi organice, din cauza vitezei ridicate de descompunere, rezultă puţin humus (în climat ecuatorial se acumulează adesea humus mai puţin faţă de subzona pădurilor din zona temperată).

Humusul nu se acumulează decît atunci cînd factorii puternic limitativi, împiedică acţiunea de descompunere a microorganismelor. Un astfel de factor este oxigenul. Tocmai de aceea, în locuri joase, inundabile, slab drenate, cu tot climatul ectuatorial, materia organică începe să se acumuleze, întrucît se descompune foarte lent, rezultînd soluri organice.

Rolul şi importanţa humusului în natură

Humusul are efecte benefice (substrat organic complex)asupra vieţii din sol şi asupra însuşirilor solului. Prin activitatea microorganismelor, se degajă CO2 cu rol activ în intensificarea proceselor de alterare a materiei organice şi minerale din sol.

- are un rol important în formarea structurii glomerulare şi grăunţoase, prin cimentarea particulelor de sol;

- indirect, joacă rol important în îmbunătăşirea porozităşii solului şi consistenţei, a permeabilităţii pentru aer şi apă. Humusul asigură reţinerea şi conservarea apei accesibile pentru plante;

- influenţează pozitiv creşterea capacităţii de reţinere a apei în forme
accesibile plantelor;

- alături de argilă, ajută la împiedicarea levigării nutrienţilor şi
acşionează drept rezervor de nutrienţi, pe care îi stochează şi îi
eliberează la nevoie;

- prin culoarea închisă, determină absorbşia radiaşiilor solare calorice,
mărind gradul de încălzire a solului;

- capacitatea de reţinere şi schimb de ioni;

- modificarea permeabilităşii membranei celulelor vegetale;

- participarea directă în metabolismul plantelor prin stimularea activităţii unor enzime, precum şi utilizarea directă de către plante, a compuşilor care rezultă din descompunerea substanţelor humice.

Comparativ cu resturile organice, substanţele humice sunt mai rezistente la atacul microorganismelor şi ca urmare, elementele nutritive din humus, se eliberează în mod treptat. Astfel, % de humus din sol nu numai că nu se micşorează, ci de cele mai multe ori creşte.

Acizii humici, care sunt componenţi principali ai humusului, au însuşiri coloidale de reţinere şi schimb cationic (humusul împreună cu argila formează complexul argilo-humic al solului). Prin reţinere şi schimb de cationi, se pun în libertate în soluţia solului, principalele elemente nutritive: Ca, Mg, P, K, pentru a fi la dispoziţia plantelor.

Profilul de sol

Profilul de sol, denumit şi profil pedogenetic, este constituit dintr-o succesiune de orizonturi pedogenetice desfăşurate pe adâncime, de la suprafaţa terenului şi până la roca de solificare sau materialul parental nealterat, sau până la adâncimea la care se găseşte apa freatică într-o secţiune verticală.

Profilul de sol reprezintă cel mai important criteriu în stabilirea originii si evoluţiei solului.

Procesele de formare a solului

Procesul de formare a solului prin bioacumulare

Procesul de bioacumulare constituie fundamentul solificării şi determină acumularea de substanţe organice (humus) în orizontul de la suprafaţa profilului de sol. Organismele vegetale şi animale, intervin în transformarea materialul organic vegetal rămas la suprafaţa şi/sau în orizontul de la suprafaţa profilului de sol, astfel încît materialul vegetal aflat în diferite stadii de transformare, este legat treptat de partea minerală a solului, determinînd humificarea, pe fondul diferenţierii unui orizont humifer de bioacumulare, de tip A.

Condiţiile de mediu şi cele de substrat litologic, influenţează major asupra procesului de bioacumulare, astfel încît în zona de stepă, pe materiale parentale bogate în elemente bazice, are loc o acumulare humico-calcică, cu formarea de substanţe humice stabile (de culoare închisă) şi saturate în special în ioni de calciu, în timp ce în zona de pădure, caracterizată prin precipitaţii abundente, prin lipsa elementelor bazice la nivelul materialului parental şi prezenţa unei vegetaţii mixte cu caracter acidofil, are loc o levigare a substanţelor minerale şi organice,
determinînd o bioacumulare acidă.

Procesul de argilizare
Argilizarea este un proces complex de alterare a silicaţilor primari din sol, care are ca efect apariţia materialelor argiloase. Prin argilizare se formează un orizont specific.

Procese de gleizare şi stagnogleizare
Cele două procese se desfăşoară în condiţiile unui exces accentuat şi prelungit de apă freatică sau de apă provenită din precipitaţii, stagnantă pe profil la nivelul unui orizont slab permeabil, sau practic impermeabil (Bt).

Condiţiile de anaerobioză sau alternanţa condiţiilor de anaerobioză cu cele
aerobe, favorizate de excesul permanent sau temporar de apă freatică sau pluvială,
determină manifestarea pe profil a proceselor de reducere şi a celor de oxidare, cu
reducerea compuşilor de fier şi mangan, pe fondul unei mobilizări şi concentrări
accentuate pe feăele sau în interiorul elementelor structurale, la nivelul porilor, în
lungul fisurilor şi a canalelor de rădăcini.

Procese de eluviere şi iluviere
Acţiunea acestor procese determină o diferenşiere pe verticală a profilului de sol.

Eluvierea şi iluvierea sunt procese generale, cu acţiune interdependentă, determinate în special de transportul în soluţie sau în suspensie a unor constituenţi ai solului, prin intermediul apei (curentulul descendent şi ascendent). Cele două procese se desfăşoară cu intensitate variabilă, determinată de condiţiille de solificare (în special de condiţiile climatice). Deplasarea pe profil a unor constituenţi, poate fi determinată şi de activitatea organismelor şi
microorganismelor, de alternanţa fenomenelor de îngheţ-dezgheţ şi contracţie-gonflare,
etc.

Procesul de criptopodzolire este determinat de translocarea slabă de materie organică şi sescvioxizi de aluminiu şi de acumularea materialului amorf humic şi aluminic şi mai puţin material amorf feric, cu formarea unui orizont Bcp, întîlnit la criptopodzoluri şi la subtipurile criptospodice ale altor tipuri de sol. Acest proces este evidenţiat numai prin analize chimice.

Procesul de andosolizare
Este determinat de acţiunea coraborată a proceselor de dezagregare şi alterare asupra rocilor vulcanice, cu acumularea materialului amorf în profilul solului.

Procesul de salinizare
Procesul de salinizare determină o acumulare la nivelul unor orizonturi din cadrul profilului de sol a sărurilor uşor solubile (NaCl ; Na2SO4; Na2CO3; MgCl2; MgSO4).

Procesul de sodizare (alcalizare)

Procesul de sodizare, sau alcalizare este cunoscut ca un proces tipic de formare a soloneţurilor, proces prin care sodiul este adsorbit în complexul argilohumic al solurilor, pe fondul unor valori pH mai mari de 8,4 şi al prezenţei Na2CO3, NaHCO3.

Procesele vermice sunt caracteristice solurilor din zona de stepă şi silvostepă. Aceste procese se desfăşoară pe fondul unei activităţi intense a faunei. Sub influenţa acţiunii diverselor organisme din sol ( insecte, rîme, cîrtiţe, şoareci, popîndăi, hîrciogi), o mare parte din masa solului este ingerată. O altă parte este deplasată dintr-un orizont în altul, determinând atenuarea coprogenă a limitelor dintre orizonturi. Astfel, pentru zona de stepă, pe suprafaţa de 1 ha, s-au numărat circa 3000 de vizuini de popîndăi şi circa 40000 de galerii de şoareci.

Procesele vertice
Sunt caracteristice solurilor cu un conţinut mai mare de 30% argilă, predominant gonflantă, cît şi solurilor din zone climatice, unde în decursul anului, perioadele umede alternează cu perioade secetoase. În perioadele secetoase, în lipsa apei, materialul de sol suferă contracţii puternice şi apar crăpături largi care fragmentează masa solului. În perioadele umede, cu exces de apă, materialul de sol desprins şi depus la baza crăpăturilor îşi măreşte volumul, elementele structurale sunt presate, răsturnate sau întoarse şi alunecă unele peste altele, schimbându-şi pozişia şi determinînd formarea la suprafaţa solului, a unui microrelief de coşcove sau de gilgăi, cu numeroase microdenivelări.

Reacţia solului

Reacţia solului este o însuşire chimică importantă şi este determinată de raportul dintre concentraţia ionilor de H+ (sub formă de hidroniu H3O+) şi ionii de OH- din soluţia solului.
Însuşirea solului de a disocia ioni de hidrogen (H+), sau hidroxil (OH-), la contactul cu apa, este numită reacţia solului. Această însuşire importantă pentru chimismul solului este hotărîtoare pentru geneza şi evoluţia solului.

Reacţia solului are un important rol în dinamismul proceselor de alterare a părţii minerale a solului, precum şi în mineralizarea materiei organice, în mobilitatea elementelor chimice din sol şi în dinamica absorbţiei elementelor nutritive de către plantă. Viaţa microorganismelor solului, precum şi procesele vitale din celula vegetală a plantelor, sunt condiţionate puternic de cantitatea de ioni H+ din soluţia solului.

Prezenţa în soluţia solului a bicarbonaţilor şi carbonaţilor, a CO2, a humusului acid, a microorganismelor, a secreţiilor rădăcinilor, determină îmbogăţirea acesteia, în diferite concentraţii a ionilor de H+ şi OH-.

Noţiunea de pH

Atunci cînd într-o soluţie, într-un anumit volum, se află acelaşi număr de ioni H+ şi ioni OH- , se spune că reacţia acelei soluşii este neutră. Cînd ionii H+ sunt într-un număr mai mare decît ionii OH-, reacţia este acidă. Cînd ionii OH sunt într-un mai mare faţă de ionii H+, reacţia este alcalină.

Apa pură, fără CO2 are în stare disociată un număr egal de ioni H+ şi ioni OH- şi de aceea are o reacţie neutră. Conşine la un litru, acelaşi număr de ioni de H+ şi OH- , adică acelaşi număr de ioni-gram de H+ şi OH-.

În cazul solurilor din România, valorile pH sunt cuprinse între 3,5 şi 9,5. Solurile cu reacţie acidă (cu pH-ul sub 6,0), precum şi cele cu reacţie alcalină (cu pH-ul peste 8), trebuie ameliorate cu ajutorul amendamentelor calcaroase pe soluri acide şi cu ghips şi fosfogips pe soluri alcaline.

Pe lîngă plantele de cultură care au reacţii deosebite faţă de reacţia solului, menţionăm că şi microorganismele din sol au de asemenea, diferite cerinţe faţă de pH. De exemplu, bacteriile preferă o reacţie în jur de neutru şi slab acid (pH – 6,8), pe cînd ciupercile preferă o reacţie acidă (pH 4-5).

Asimilarea nutrienţilor de către plante şi microorganisme este influenţată de reacţia solului. Oligoelementele sunt asimilate mai uşor în mediu acid şi mai greu şi mediu alcalin.

Elementele Ca şi Mg sunt mai uşor asimilate în cazul reacţiei neutru – slab alcaline (pH-ul 7– 8,5). Azotul este uşor asimilat în condiţii de reacţie slab acidă (pH-ul 6,0 – 6,8).

Solurile prea acide şi prea alcaline au însuşiri fizice nefavorabile: structură degradată, porozitate mică, regim aerohidric deficitar.

Prezintă însuşiri chimice şi biologice nefavorabile mai ales solurile alcaline, în care este prezentă soda Na2CO3, care arde rădăcinile plantelor şi duce la blocarea unor microelemente (Bo, Zn, Cu, Mo).

Textura solului defineşte mărimea particulelor de sol în timp ce structura acestuia face referiri la modul în care aceste fracţiuni sunt dispuse împreună, definind natura sistemului de pori şi canale în sol.

Materia organică acţionează ca un liant între particulele individuale de sol, determinînd formarea unor grupări sau agregate de sol.

Compoziţia aerului din sol

Cu toate că aerul din sol provine în principal din aerul atmosferic,
compozişia lui diferă de a acestuia. Aerul atmosferic are 2 constituenţi principali:
N 78,31% şi 20,87% O2, restul fiind reprezentat de 0,76% Ar (gaz inert), CO2
(0,03 %), H (0,01 %) şi NH3 (urme).

Compoziţia aerului din sol este influenţată atît de intensitatea activităţii biologice cît şi de schimbul de gaze dintre sol şi atmosferă. Aerul din sol prezintă o compoziţie ce diferă de la un sol la altul, iar în cadrul aceluiaşi tip de sol, fluctuaţiile sunt în funcşie de anotimp şi de activitatea biologică. În orizonturile de suprafaţă ale solului, conţinutul în O2 poate oscila între
10- 20%, N între 78,5- 80,0%, iar CO2 între 0,2- 3,5%, la care se adaugă amoniac,
hidrogen sulfurat, metan, vapori de apă.

Procentul de CO2 creşte odată cu adîncimea, în timp ce procentajul de O2 scade. Aerul din solurile cu textură argiloasă, lipsite de structură sau cu structura slab dezvoltată, compacte, prezintă un conţinut mai mare de CO2 decît solurile cu textura mijlocie şi grosieră (lutoasă, luto-nisipoasă, nisipoasă), structurate şi afînate.

Procentul de CO2 este mai ridicat pe un sol cultivat decît pe un sol necultivat. P.S. Kassovici a stabilit că pe un hectar de grîu se degajă în sol, în cursul perioadei de vegetaţie circa 6000 kg CO2.

Volumul de aer al solului

Aerul în sol se găseşte în porii necapilari şi în porii capilari neocupaţi cu apă, astfel încît practic aerul lipseşte dintr-un sol saturat în apă. În cazul unui sol uscat volumul de aer este reprezentat de porozitatea totală.

Sub aspectul diferenţierii texturale, volumul de aer creşte de la un sol argilos spre un sol nisipos. Diferenţierea structurală a solului face ca volumul de aer din sol să fie mai scăzut în cazul unor soluri nestructurate, slab structurate sau cu structură distrusă, decît în cazul unor soluri cu structură bună, bine dezvoltată (grăunăoasă, glomerulară).

Raportul optim aer-apă în sol se realizează cînd porozitatea totală este de peste 50 %, fiind reprezentat în proporţii aproximativ egale de porozitatea capilară (de reţinere a apei) şi de porozitatea necapilară (de aeraşie). Acest raport optim se întîlneşte în solurile cu structură glomerulară stabilă, medie şi bine dezvoltată, cu o textură mijlocie (lutoasă, luto-argiloasă), nediferenţiată pe profil, bine afînate. Extremele, respectiv textura argiloasă, lipsa de structură, compactarea sau textura nisipoasă, structura monogranulară, afînarea excesivă duc, în primul caz, la crearea unor condiţii de exces de apă şi aeraţie slabă, iar în cel de al doilea caz la un deficit de umiditate şi o aeraţie intensă.

Cerinţele plantelor sub aspectul necesităţii optime de aer în sol, sunt diferite: 10 % la varza, 12 % la trifoi roşu, 20 % la lucernă, 26 % la grîu de toamnă, 31 % la porumb.

Condiţii bune de creştere şi dezvoltare a plantelor de cultură, sub aspectul volumului de aer, se realizează atunci cînd acesta reprezintă 15 - 30 % din volumul total al solului.

Capacitatea de absorbţie a razelor solare

Această proprietate termică depinde, în principal, de culoarea solului. Culoarea albă reflectă un procent foarte mare din radiaţia calorică, în timp ce culoarea neagră absoarbe un procent ridicat din radiaţia calorică. Astfel, solurile închise la culoare absorb pînă la 80 % din radiaţia solară, încălzindu-se mult mai repede decît solurile deschise la culoare care absorb circa 30 % din radiaţia solară.

Umiditatea solului sau conţinutul în apă influenţează, de asemenea, capacitatea de absorbţie a radiaţiilor solare. Între cele două noţiuni există o relaţie inversă, respectiv, la o umiditate scăzută capacitatea de absorbţie este mai mare, comparativ cu o umiditate puternică la care capacitatea de absorbţie este mică. Vegetaţia solului, gradul de acoperire a solului cu vegetaţie, influenţează, de asemenea, capacitatea de absorbţie a radiaţiilor solare, aceasta fiind mai scăzută în cazul unui sol acoperit de vegetaţie şi mai mare în cazul solului neacoperit.

Solurile închise la culoare se răcesc mai încet decît cele deschise, solurile acoperite de vegetaţie prezintă o scădere a temperaturii mai mică decît cele neacoperite şi, de asemenea, solurile mai umede prezintă o scădere a temperaturii mai redusă decît solurile uscate.

Culoarea solului

Prezenţa humusului imprimă solului o culoare neagră pînă la roşu-brun; compuşii fierului, în funcţie de gradul de hidratare şi de condiţiile de aerobioză sau anaerobioză, imprimă o culoare roşie, brun-ruginie sau gălbenă-portocalie şi respectiv o culoare albastră, albastru – verde, vineţiu; carbonatul de calciu, sărurile uşor solubile, argila şi silicea coloidală imprimă solului culori deschise, de la alb la cenuşiu.

Prezenţa la suprafaţa profilului a coloidului de humus imprimă în general orizontului de bioacumulare o culoare neagră, evidenţiind astfel o fertilitate naturală ridicată. Fertilitatea solului se micşorează de la solurile negre către cele brune, brune ruginii, roşii, cenuşii, galbene şi albicioase.

Ciupercile

Importanţa ciupecilor pentru activitatea biologică din sol este de necontestat, deoarece numeroase fenomene biologice din sol nu pot fi realizate decît de ciupercile solului (celuloza nu poate să fie degradată de către bacterii decît dacă a fost degradată lignina din jurul acesteia, cu ajutorul ciupercilor).